Метод модуляции

Используемый метод модуляции представляет интерес с точки зрения систе­мы, поскольку он непосредственно влияет на общие параметры системы и ее пропускную способность. В широкополосной системе WCDMA использу­ются квадратурная фазовая манипуляция — ФМН4 (QPSK), ее вариант — двойная ФМН4, а также квадратурная амплитудная модуляция КАМ-16 (16QAM). В 5-й версии WCDMA, принятой проектом 3GPP, КАМ-16 ис­пользуется совместно с системой адаптивной модуляции и кодирования АМС и гибридной системой повторного запроса HARQ. Все это вместе, включая модернизированную линию высокоскоростного пакетного доступа HSDPA, создает наиболее существенные новые свойства WCDMA. Физиче­ские нисходящие каналы Р-ССРСН, S-CCPCH, CPICH, AICH, AP-AIСН, CSICH, CD/CA-ICH, PICH, PDSCH, HS-SCCH и DPCH используют модуляцию ФМН4, а нисходящие физические каналы HS-PDSCH могут исполь­зовать ФМН4 или КАМ-16 в зависимости от требуемой скорости передачи и условий радиоканала.

При ФМН4 (QPSK) один бит и его состояние представляется различны­ми фазами несущей. Биты при модуляции выбираются парами и, следовательно, образуют четыре комбинации возможных состояний.

 Основной принцип фазовой манипуляции ФМН-4 (QPSK)

Как показано на рис. 5.5, при использовании модуляции ФМН4 поток данных (т.е. физический канал) сначала преобразуется из последовательного в параллельный формат. После этого преобразования сигнал в модуляторе разделятся на два потока: I и Q. В ветви I при наличии «1» фаза сигнала сдвигается на 180°, а при «0» фаза сигнала не изменяется. В ветви Q при на­личии  «1» фаза сигнала сдвигается на -90°, а при «0» фаза сдвигается на -90°. В ветви I и Q подается сигнал от генератора: в ветвь I сигнал подается непосредственно, а в ветвь Q — со сдвигом на 90°. При объединении сигна­лов ветвей I и Q на выходе преобразователей образуются комбинации из двух сигналов с различными сдвигами фазы, представленные на диаграмме справа. Тонкие пунктирные линии показывают пути, по которым система переходит из одного состояния (фазы) в другое.

Эта система работает хорошо, но некоторые комбинации из 2 бит трудно реализовывать. Например, когда комбинация бит изменяется из состояния «00» в «11», то это означает, что должен произойти сдвиг фазы на 180°, при котором происходит изменение на большую величину. Очень большое изме­нение вызывает проблемы, особенно при широкой полосе частот используе­мого радиотракта. В этом случае для передачи сигналов без искажений, базо­вая станция должна иметь линейные усилители, обеспечивающие передачу изменений по всей полосе.

Модулятор восходя шей линии в UTRANДля устранения проблемы слишком быстрых изменений предложен другой вариант ФМН-4 ? так называемая двойная ФМН-4. В результате в выделенном и общем физических каналах DPDCH и DPCCH вместо временного мультиплексирования используется показанное на рис. 5.6 кодовое мультиплексирование Q/I со скремблированной последовательностью комплексных чисел. Это приводит к временной задержке в ветви Q модулятора, близкой к 0,5 бита (или чипа). Как показано на рис. 5.7, это предотвращает изменения фазы на 180°, ограничивая их шагами по 90°. Поэтому переход комбинации из «00» в «11» происходит последовательно по схеме «11»-«10»-«00» в течение одного цикла ФМН-4 (QPSK).

 

Таким образом, спектр сигналов ФМН-4 (QPSK) и двойной ФМН-4 оди­наковый, но при двойной модуляции ФМН-4 сигнал глаже. Это также допу­скает нелинейный режим работы усилителей без существенных проблем. Этот факт, очевидно, позволяет проще организовывать работу, в частности, оконечного абонентского оборудования. Так как пик-фактор сигнала снижа­ется, то можно увеличить мощность на выходе усилителя и в конечном итоге получить более эффективное в экономическом смысле решение. В то же время обычная ФМН-4 может использоваться в обоих направлениях, но або­нентское оборудование UE будет испытывать трудности с потребляемой мощностью и будет дороже, так как линейная характеристика усилителя тре­бует высокой точности и, следовательно, сам усилитель имеет более высокую стоимость. При использовании двойной ФМН-4 этих проблем с усилением удается избежать. С точки зрения БС двойная ФМН-4 недостаточно хороша, так как сигнал, передаваемый БС, должен быть очень точным, а абонентское оборудование должно иметь возможность точной синхронизации. Для дости­жения компромисса на передающей стороне от БС используется обычная ФМН-4, которая в этом случае имеет лучшие показатели.

Изменение диаграммы состояний при кодовом мультиплексировании ветвей Q и I

Кроме ФМН-4 (QPSK) и двойной модуляции ФМН-4 в WCDMA используется также квадратурная амплитудная модуляция КАМ (QAM). Как уже упоминалось в разделе 4.2, посвященном системе HSDPA, этот метол модуляции был выбран в 5-й версии 3GPP для использования в высокоскоростном пакет­ном доступе HSDPA WCDMA. Соображения при этом были достаточно про­сты: основная цель пакетной сети HSDPA заключалась в достижении значи­тельно большей скорости передачи данных по сравнению с 4-й версией про­екта 3GPP. При использовании ФМН-4 нужная скорость передачи не может быть достигнута вообще. В отличие от модуляции ФМН-4, использующей ин­формацию о фазе, КАМ имеет то преимущество, что при формировании со­стояний модулированного сигнала использует информацию и о фазе, и об амплитуде. Как можно видеть из рис., 5.8, передача данных при этом улучшается в несколько раз в зависимости от используемого уровня модуляции. При КАМ для передачи данных по каналу используются две ветви и сигналы несущей частоты, сдвинутые на 90° по фазе. Благодаря разнице в 90° и ортогональной несущей, сигналы в ветвях модулируются и передаются по каналу независимо и в конечном итоге разделяются при демодуляции в абонентском оборудова­нии, например при использовании в системе HSDPA.

Виды модуляции, используемые в 3G

Эффективность модуляции КАМ повышается при ее использовании вме­сте с системой адаптивной модуляции и кодирования АМС, при этом ско­рость передачи данных в нисходящей линии WCDMA увеличивается в не­сколько раз по сравнению с величиной пропускной способности, достигае­мой в совмещенном нисходящем канале DSCH в 4-й версии. Уровень моду­ляции КАМ может быть повышен до КАМ-64, но, учитывая ее стоимость, сложность и соображения эффективности, было признано целесообразным использование КАМ-16 в каналах высокоскоростного пакетного доступа HSDPA сети UTRAN модуляции КАМ-16.

Исходя из этого, в WCDMA используются фактически оба варианта ФМН-4 (QPSK) — обычная ФМН-4 в нисходящем канале, двойная ФМН-4 — в восходящем направлении и КАМ — для высокоскоростных применений в нисходящем направлении (см. рис. 5.9).

 

Поиск по сайту

Регистрация / Вход

Голосование

Какому вендору 3G оборудования Вы больше доверяете

Все права защищены.
По всем вопросам обращаться по e-mail: poshtax@yandex.ru